电力架空光缆量子密钥分配同步技术研究

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1、弱国中文核心期刊电力架空光缆量子密钥分配同步技术研究雷煜卿1，周静1，邢宁哲2(1．中国电力科学研究院。北京100192；2．国网冀北电力有限公司通信管理中心。北京100190)摘要：在深入分析量子密钥分配(QKD)系统的同步需求和电力架空光缆中信号延时变化因素之后，对电力架空光缆中同缆不同芯同步技术和同缆同芯同步两种同步技术展开研究。最后结合实际要求提出了具体设计方法，以满足电力环境下的QKD系统实际运行需求。关键词：电力架空光缆；同步；量子密钥分配；延时变化中图分类号：0437；TN929．11文献标识码：

2、A文章编号：1002·5561(2014)04—0051-03ResearchofsynchronizationtechnologiesinquantumkeydistributionoverelectricaerialopticalcableL日Yu-qing1，ZHOUJing1，XINONing-zhe2(1．ChinaElectricPowerResearchInstitute，HaidianDistrict,Beijing100192，China；2．CommunicationManagementCe

3、nterofStateGridJibeiElectricPowerLimitedCompany,Beijing100190，China)Abstract：AfterthoroughlyanalyzingsynchronizationrequirementsofQKDsystemandfactorsofdelayvaria—tionintheelectricaerialopticalcable，inthepaperitisstudiedfortwosynchronizationtechnologiesoverel

4、ec-tricaerialopticalcable，whichisusinganothercoreassynchronizingchannel，theotheristransmittingthesyn-chronizationsignalandquantumsignalinthesamecore．Specificdesignrequirementsofthesetwosynchro-nizationtechnologiesareproposedtosatisfytheoperationdemandsofQKDs

5、ystems．KeyWOrds：electricaerialopticalcable；synchronization；quantumkeydistribution；delayvariationO引言经过近30年的发展．量子密钥分配的理论和实验研究已经取得了巨大的进展．目前正一步步走向实用化。为了将量子密钥分配技术引入电力系统，提升电力系统通信的安全性．需要对基于电力架空光缆的量子密钥分配系统进行研究。在电力架空线路中进行量子密钥分配时．光缆中信号延时随环境因素的快速变化而变化．光缆中信号延时变化百皮秒量级就会导

6、致量子密钥分配系统输出性能劣化．而在中长距离的电力架空线路中。由于环境因素的影响．特别是风振和舞动，在大跨距实际线路中，信号延时的变化非常快速。因此在进行发送端设备和接收端设备精密同步时需要优先采用自补偿同步技术。收稿日期：2013—12—06。基金项目：国家电网公司纵向科技基金项目(xx71—13-004)资助。作者简介：雷煜卿(1975一)，男，硕士，主要研究方向为电力系统通信和电网物联网技术。1量子密钥分配同步需求量子密钥分配系统的接收单元需要与发送单元保持时钟同步。只有系统两端的信息时序比对上，才能进行

7、正常的量子密钥对基、纠错和保密放大等后处理工作。在时序比对前。接收单元的解调和探测也需要与接收到的量子光信号精确一致．解调信号必须正确地加载在到达的量子光信号脉冲上．探测器也需要对解调后的量子光信号进行探测和精确分辨。量子光信号不能像经典光信号那样被放大．出于信号衰减系数的考虑．电力架空光缆量子密钥分配系统的工作波长选择在1550nm波段。在该波段。较实用的量子光探测器是基于InGaAsflnP雪崩光电二极管的单光子探测器(SPD)。为了减小等效暗计数和降低梨嚣淼焉密H仁墨模式下，只有在探测门内：愚二：凰：：a

8、：二一!磊函的光篓三毫璺懋：m÷螂瀑萼SPD探测量子光信号的’““‘””7工作方式如图1所示。在图1姜翥二掌萎霎霎PD’弱国雷煜卿．周静，邢亍哲：电力架空光缆量子密钥分配同步技术研究量子密钥分配系统的接收单元．量子光脉冲与SPDf-I控信号一一对应。即使没有光信号时。SPD也会有微小的计数。称为暗计数。如果SPD门控信号与量子光脉冲出现偏差．落在探测门外的部分不会引起响应．相当于降低了